中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近期，PG&E發(fā)布EPIC(Electric Program Investment Charge)項(xiàng)目分析報(bào)告，分析該公司第一個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目自2013年9月19日正式投運(yùn)以來(lái)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和參與CAISO電力市場(chǎng)的運(yùn)行收益狀況。
一、EPIC是AB2514法案頒布之后PG&E開(kāi)展的首個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目
2010年加州通過(guò)AB2514法案，要求州內(nèi)各公用事業(yè)公司制定儲(chǔ)能采購(gòu)目標(biāo)，推動(dòng)加州實(shí)現(xiàn)日益嚴(yán)苛的可再生能源配額制標(biāo)準(zhǔn)。作為加州主要公用事業(yè)公司之一，PG&E自法案頒布后開(kāi)展了EPIC項(xiàng)目(全稱(chēng)EPIC 1.01 Energy Storage for Market Operations)。
EPIC具體包括Vaca-Dixon BESS和Yerba Buena BESS兩個(gè)鈉硫電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，規(guī)模分別為2MW/14MWh和4MW/32MWh，項(xiàng)目分別于2014年7月和10月并網(wǎng)運(yùn)行。在兩個(gè)項(xiàng)目中，Yerba Buena是并離網(wǎng)運(yùn)行，Vaca-Dixon項(xiàng)目主要參與CAISO市場(chǎng)的示范運(yùn)行。
EPIC力圖通過(guò)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)目的：(1)積累電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(CAISO)非發(fā)電資源(NGR)市場(chǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn);(2)開(kāi)發(fā)自動(dòng)通訊技術(shù)和調(diào)度控制策略，使得儲(chǔ)能系統(tǒng)可以自動(dòng)響應(yīng)CAISO市場(chǎng)信號(hào)，確保儲(chǔ)能的快速響應(yīng)功能得到充分利用;(3)通過(guò)參與CAISO市場(chǎng)，量化實(shí)際儲(chǔ)能項(xiàng)目運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)收益。
二、EPIC儲(chǔ)能項(xiàng)目可以同時(shí)參與CAISO的調(diào)頻、日前和實(shí)時(shí)能量、旋轉(zhuǎn)備用等多個(gè)電力市場(chǎng)獲取多重應(yīng)用收益
(1)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)
儲(chǔ)能參與調(diào)頻服務(wù)，實(shí)際上是在實(shí)時(shí)市場(chǎng)進(jìn)行充放電的過(guò)程。
儲(chǔ)能在調(diào)頻市場(chǎng)的收益來(lái)自5個(gè)方面，包括上調(diào)(Reg Up)和下調(diào)(Reg Dn)容量費(fèi)用，AGC系統(tǒng)實(shí)時(shí)指示性能量不平衡能量費(fèi)用(Real-time Instructed Imbalance Energy)，AGC系統(tǒng)實(shí)時(shí)非指示性能量不平衡能量費(fèi)用(Real-time Uninstructed Imbalance Energy)，基于調(diào)頻里程支付的費(fèi)用(Mileage)，上調(diào)和下調(diào)因調(diào)用但未響應(yīng)的費(fèi)用(RegUp & RegDn No-Pay)。
由于在每個(gè)調(diào)頻響應(yīng)周期內(nèi)電池充放電的SOC無(wú)法提前預(yù)知，會(huì)增加資源在參與能量服務(wù)競(jìng)價(jià)或規(guī)劃時(shí)的復(fù)雜程度，為此CAISO構(gòu)建了非發(fā)電資源能量管理模型(NGR Regulation Energy Management Model)，對(duì)SOC進(jìn)行管理。此外，由于不同調(diào)頻市場(chǎng)價(jià)格實(shí)時(shí)快速變化，因此不同時(shí)間的調(diào)頻收益會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)。
(2)日前和實(shí)時(shí)能量市場(chǎng)
在日前能量市場(chǎng)，雖然參與CAISO日前市場(chǎng)競(jìng)價(jià)的電力資源可以獲得相同的出清價(jià)格，但是由于所處地點(diǎn)不同而具有不同的節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)(LMP，市場(chǎng)管理不同地區(qū)輸電線(xiàn)路擁塞的成本)，因此只有所在地區(qū)LMP為負(fù)的儲(chǔ)能資源可以參與日前市場(chǎng)。若要實(shí)現(xiàn)收益，儲(chǔ)能應(yīng)當(dāng)在LMP低于放電價(jià)格的時(shí)段充電。為鼓勵(lì)儲(chǔ)能參與日前市場(chǎng)，2014年10月CAISO制定獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃，電池連續(xù)充電7小時(shí)(購(gòu)買(mǎi)能量)和放電5小時(shí)(銷(xiāo)售能量)可以收到獎(jiǎng)勵(lì)。
在實(shí)時(shí)能量市場(chǎng)，CAISO的實(shí)時(shí)能量市場(chǎng)具體包括15min市場(chǎng)和5min市場(chǎng)。一方面電池可以參與實(shí)時(shí)市場(chǎng)競(jìng)價(jià)，另一方面，由于電池本身會(huì)在充電末段功率降低，而在此時(shí)段內(nèi)電池參與實(shí)時(shí)市場(chǎng)價(jià)格也可以獲得一部分額外收益。
(3)旋轉(zhuǎn)備用容量市場(chǎng)
儲(chǔ)能參與旋轉(zhuǎn)備用的收益包括備用容量收益和CAISO調(diào)用后的能量收益。前者每1小時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)一次，后者每5分鐘發(fā)布一次。由于旋轉(zhuǎn)備用的收益遠(yuǎn)低于調(diào)頻，因此提供旋轉(zhuǎn)備用的機(jī)會(huì)成本較高。
圖1：2015年8月Vaca儲(chǔ)能項(xiàng)目參與CAISO電力市場(chǎng)收益結(jié)構(gòu)圖
圖2：2016年3月Vaca儲(chǔ)能項(xiàng)目參與CAISO電力市場(chǎng)收益結(jié)構(gòu)圖
三、EPIC儲(chǔ)能項(xiàng)目參與CAISO電力市場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
1)調(diào)頻是目前儲(chǔ)能項(xiàng)目獲取經(jīng)濟(jì)收益的最有效途徑
以2MW Vaca儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，若完全參與調(diào)頻輔助服務(wù)，2015年8月的總收益約$2000/MW，隨著CAISO日調(diào)頻采購(gòu)價(jià)格升高，2016年3月儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)頻的總收益更是達(dá)到了$7000/MW。 基于儲(chǔ)能項(xiàng)目2015-2016年實(shí)際調(diào)頻收益計(jì)算得到的年平均收益為$146700，NPV為$9191409(12年壽命，資金成本7%)，對(duì)應(yīng)的盈虧平衡安裝成本為$291/kW。
圖3：Vaca儲(chǔ)能項(xiàng)目調(diào)頻收益
圖4：Vaca儲(chǔ)能項(xiàng)目調(diào)頻NPV
2)CAISO的日前和實(shí)時(shí)能量市場(chǎng)尚不足以滿(mǎn)足儲(chǔ)能通過(guò)能量套利的方式獲取高額利潤(rùn)
儲(chǔ)能參與能量市場(chǎng)并獲取經(jīng)濟(jì)收益主要基于不同時(shí)間充放電的電價(jià)差。然而項(xiàng)目在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的電價(jià)差尚不足以抵消由于儲(chǔ)能系統(tǒng)循環(huán)效率等因素所帶來(lái)的損失，通過(guò)能量套利尚不能成為儲(chǔ)能項(xiàng)目盈利的主要方式。
3)旋轉(zhuǎn)備用可以在一定程度上增加儲(chǔ)能的應(yīng)用收益
未參與其他服務(wù)的儲(chǔ)能容量可以通過(guò)快速響應(yīng)并提供CAISO旋轉(zhuǎn)備用容量進(jìn)一步增加收益。通常旋轉(zhuǎn)備用的收益水平在$4/MW/h左右。在實(shí)際項(xiàng)目中，旋轉(zhuǎn)備用并非儲(chǔ)能主要的收益來(lái)源。
4)儲(chǔ)能在實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行中所獲得的收益低于研究模型估算的經(jīng)濟(jì)效益
調(diào)頻是目前儲(chǔ)能在電力市場(chǎng)的主要收益來(lái)源是造成該差異的主要原因。一方面CAISO調(diào)頻市場(chǎng)價(jià)格實(shí)時(shí)快速變化，實(shí)際調(diào)頻價(jià)格通常低于模型假設(shè)價(jià)格;另一方面儲(chǔ)能項(xiàng)目通?？梢詤⑴c多種服務(wù)，因此其容量并非按照調(diào)頻最佳容量配置，以配置了7小時(shí)儲(chǔ)能容量的能量型系統(tǒng)為例，其在調(diào)頻方面的經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)低于配置了30分鐘儲(chǔ)能容量的系統(tǒng)。
四、CNESA評(píng)述
EPIC項(xiàng)目不僅是PG&E的首批示范性商業(yè)化應(yīng)用的儲(chǔ)能項(xiàng)目，也是公用事業(yè)公司參與CAISO NGR市場(chǎng)的首個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。
從項(xiàng)目3年以來(lái)參與CAISO電力市場(chǎng)的運(yùn)行和收益狀況來(lái)看，儲(chǔ)能可以參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)、日前能量市場(chǎng)、實(shí)施能量市場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)備用市場(chǎng)等多個(gè)電力市場(chǎng)，獲取多重應(yīng)用收益。在上述服務(wù)中，儲(chǔ)能參與調(diào)頻市場(chǎng)的收益性最好。需要指出的是，儲(chǔ)能參與任何一種服務(wù)都具有排他性，因此項(xiàng)目運(yùn)行方需要提前估算并決定未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)應(yīng)當(dāng)參與何種服務(wù)以實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化。
原標(biāo)題:參與電力市場(chǎng) 獲取多重收益——PG&E公布儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行收益狀況
